高中物理选修3-4-11.5-在外力作用下的振动课件

）A.单摆摆动时，摆球受到的向心力大小处处相等

B.单摆运动的回复力是摆球所受合力C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零课堂练习：1.对单摆的振动，以下说法中正确的是（C2.由单摆作简谐运动的周期公式:可知:()A.摆长无限减小,可以使振动周期接近于零B.同一单摆在月球表面的摆动周期一定比地球表面的周期长

C.单摆的振动周期与摆球的质量无关D.单摆的振动周期与摆角无关,所以摆角可以是300BC学生实验：测量重力加速度

思考：重力加速度与纬度有什么关系呢？

实验目的：

1、 用单摆测定当地的重力加速度。2、 会使用秒表。实验原理：当单摆摆角很小（小于10°）时，可看作简谐运动，其固有周期为由公式可得故只要测定摆长l和单摆的周期T，即可算出重力加速度g。实验仪器：长约1米的（不可伸缩的）细线、小铁球、铁架台（连铁夹）、米尺、游标卡尺、秒表0312334356378394110431214451647184920225153242655285759267893

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0实验步骤：在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。3．测量单摆的摆长l

：用米尺测出悬点到球心间的距离；或用游标卡尺测出摆球直径2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l'，则摆长L=L'+r。把单摆从平衡位置拉开一个小角度（不大于10°),使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动30至50次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期T。将测出的摆长l和周期T代入公式 求出重力加速度g的值。变更摆长重做两次,并求出三次所得的g的平均值。注意事项:选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°，可通过估算振幅的办法掌握。摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。5

．计算单摆的振动次数时,

应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时，进行计数

, 且在数

“

零

” 的同时按表，开始计时计数。数据处理方法1、列表法2、图象法

T2L0g例1、某同学在用单摆测定重力加速度的实验中，测出几组周期T和摆长L值后，在T2—L图象中描绘出了相应的点，如图所示，试在图中继续完成T2—L图象，由该图象计算重力加速度的公式是

.(简要说明公式中各物理量的意义）③图线的斜率所表示的物理意义．④当地的重力加速度g值为（g值保留三位有效数字）2.某同学在用单摆测定重力加速度的实验中，测量4种不同摆长情况单摆的振动周期，获得4组数据,以T2为纵轴、l为横轴作出的T2—l关系图像如图,根据此图像回答问题：①本实验所使用的测量仪器有

．②本试验依据的物理原理5.0．0l/m0T2

/s24.003.002.001.000.51.0秒表、米尺、游标卡尺9.86m/s23.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议：

A．适当加长摆线

B．质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的

C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大D．单摆偏离平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆摆动的周期其中对提高测量结果精度有利的是

。A

C解：根据单摆的周期公式可得，从该公式可看出，增大摆长l，有利于减小误差，提高测量结果精度；T对测量结果影响较大，采用累计法测量以减小误差，故D无法提高测量结果精度；对B来说，由于球体积较大，空气阻力也大，单摆振动次数少，不利于采用累计法测量周期；故B不利于提高测量结果精度；只有在小角度的情形下,单摆的周期才满足综合上述，应选择A、C。11.5

外力作用下的振动教学目的知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。动一、固有振动的及相应的周期和频率固有振动： 振动系统不受外力作用的振固有周期：固有振动的周期固有频率：固有振动的频率二、阻尼振动1、概念：振动系统受到阻力时，所做的振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动2、阻尼振动的图像：3、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。4、实际的自由振动一定是阻尼振动三、受迫振动1、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动请举出你所知道的受迫振动的例子①跳板在人走过时发生的振动②机器底座在机器运转时发生的振动③听到声音时耳膜的振动④电磁打点计时器的振针所做的振动3、受迫振动的特点：受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。受迫振动的振幅与驱动力的频率跟固有频率的接近程度有关。四、共

振1、定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。2、共振曲线图象特点:f驱=

f固时，振幅有最大值f驱与

f固差别越大时，振幅越小，生活中的共振现象美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐桥梁发生共振而断裂。军队过桥便步走，火车过桥慢行Company

Logo生活中的共振现象共振筛Company

Logo生活中的共振现象共鸣共振现象的危害1940年11月7日美国的全长860米的Tocama悬索桥因在建成后的4个月就因风共振共振而坍塌1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈。利用共振时：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；防止共振时：应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好．唐朝时候洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器，经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的

官员，闻讯特去看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到你的病根了。只见朋友找到

一把铁锉，在乐器上锉磨几下，乐器便再也不会自动作响了。生活中的共振现象小

结2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有频率；防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固有频率不同,而且相差越大越好．1、阻尼振动：振幅越来越小的振动课堂训练1.

如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架

NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为r/min，a、b、c、d此时振动频率为

。3600

60Hz2.如图所示演示装置，